拱壩測(cè)量技術(shù)探討

王啟旺（河南省水利第一工程局 鄭州 450016）

拱壩測(cè)量技術(shù)探討

王啟旺
（河南省水利第一工程局 鄭州 450016）

在拱壩測(cè)量中巧妙應(yīng)用高等級(jí)道路測(cè)量放樣的方法，在現(xiàn)場(chǎng)放樣之前不用先計(jì)算出放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，減少了內(nèi)業(yè)繁瑣的施工放樣中坐標(biāo)計(jì)算的工作量，充分發(fā)揮全站儀內(nèi)置的放樣程序；外業(yè)又簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地對(duì)拱壩進(jìn)行施工放樣。

拱壩 道路 線路要素 坐標(biāo)值 測(cè)量放樣方法

1 前言

“施工八技，測(cè)量第一”。測(cè)量指導(dǎo)施工，是施工的依據(jù)。測(cè)量工作內(nèi)、外業(yè)兼顧，內(nèi)業(yè)計(jì)算是外業(yè)施工測(cè)量放樣的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的內(nèi)業(yè)計(jì)算方式復(fù)雜，工作量大，本文就解決這一問(wèn)題，結(jié)合G-S拱壩的工程施工測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)施測(cè)步驟的實(shí)例進(jìn)行闡述。

傳統(tǒng)的拱壩施工放樣方法有直接畫(huà)圓法、縱橫距（直角坐標(biāo)）法、偏角法、弦線偏距法等。這些方法的共同特點(diǎn)都需要測(cè)量相應(yīng)兩點(diǎn)的相對(duì)距離，不僅工作量大，需要內(nèi)業(yè)計(jì)算大量的距離和角度，而且放樣的精度也低。交會(huì)法對(duì)弧線進(jìn)行放樣不僅需要兩臺(tái)儀器，同樣也存在工作量大、精度低的問(wèn)題。全站儀解決了這些問(wèn)題：全站儀直接對(duì)拱壩弧線上的點(diǎn)，用坐標(biāo)進(jìn)行放樣。全站儀的出現(xiàn)不僅讓經(jīng)緯儀退出了測(cè)量的舞臺(tái)，更新了測(cè)量放樣方法；同時(shí)也大大減輕了測(cè)量人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率和測(cè)量精度。特別是全站儀內(nèi)置了許多的測(cè)量放樣程序，使測(cè)量工作更上一層樓。

2 道路施工測(cè)量放樣方法

在單心園拱壩（同樣適用于直線型的壩體、三心園拱壩）測(cè)量中引用道路施工測(cè)量放樣方法：

（1）首先按道路施工測(cè)量中求“線路要素”的方法，求拱壩基準(zhǔn)線的“線路要素”。確定拱壩基準(zhǔn)線的起點(diǎn)坐標(biāo)、里程、起始方位角、交點(diǎn)編號(hào)、交點(diǎn)間距（或交點(diǎn)樁號(hào)）、轉(zhuǎn)角、圓曲線半徑，通過(guò)Hint CAD道路設(shè)計(jì)軟件，可得到“直線、曲線及轉(zhuǎn)角表”，也就是“線路要素”表。如果沒(méi)有Hint CAD道路設(shè)計(jì)軟件，也可以通過(guò)AutoCAD得到“線路要素”表，因?yàn)橹本€段的長(zhǎng)度，端點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧段的半徑、弧長(zhǎng)都是已知的。

圖1 拱壩平面圖

表1 直線、曲線及轉(zhuǎn)角表

圖2 拱冠梁橫斷面圖

圖3 主線平面線形

（2）把已知的“線路要素”數(shù)據(jù)按提示逐步輸入到全站儀。

（3）與道路測(cè)量放樣一樣，利用全站儀的道路放樣程序，輸入斷面里程，輸入放樣點(diǎn)距基準(zhǔn)線的距離，可放相應(yīng)斷面中心點(diǎn)位置，可放“左偏距”、“右偏距”點(diǎn)的位置。左、右偏距可通過(guò)已編制有計(jì)算距離程序的計(jì)算器，按照設(shè)計(jì)高程、施工高程、設(shè)計(jì)坡度等計(jì)算。例如：①?gòu)幕鶞?zhǔn)線到壩體底邊的左側(cè)（下游）或右側(cè)（上游）的距離；②從基準(zhǔn)線到施工層面不同高度壩體的左側(cè)（下游）或右側(cè)（上游）的距離等。

上述“拱壩測(cè)量放樣的簡(jiǎn)易方法”，不需要現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算器計(jì)算坐標(biāo)，再輸入到全站儀；也不需要內(nèi)業(yè)用電腦計(jì)算大量的坐標(biāo)，再上傳到全站儀，現(xiàn)場(chǎng)放樣時(shí)再調(diào)出來(lái)相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行放樣。

3 拱壩測(cè)量放樣的簡(jiǎn)易方法實(shí)例

3.1 工程概況

Gwayi Shangani拱壩工程位于津巴布韋西部的呱邑河上，壩址在呱邑河和尚嘎尼河交匯處下游約6.0km處，距津巴布韋第二大城市布拉瓦約276.0km，是以供水為主、發(fā)電為輔的水利工程。該工程為重力式混凝土單曲拱壩，壩高78.0m，壩底厚度27.1m，頂寬8m，溢流段弧長(zhǎng)200m，庫(kù)容6.91億m3。水庫(kù)每天可向布拉瓦約供水20萬(wàn)m3。

3.2 拱壩施工測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算

3.2.1 拱壩設(shè)計(jì)尺寸

溢流段弧長(zhǎng)200m，半徑109.874m，上游面垂直，下游坡比1∶0.2；兩側(cè)止推塊頂寬8m，上游坡，1∶0.1，下游坡比1∶0.25。

圓心及A、B點(diǎn)坐標(biāo)分別為（42088.550，-17954.620）、（42093.340，-17824.520）、（42196.800，-17935.800）。

3.2.2 拱壩平面圖（見(jiàn)圖1）3.2.3拱冠梁斷面圖（見(jiàn)圖2）3.3基準(zhǔn)線的“線路要素”計(jì)算

以拱圈上游面，半徑為109.874m，兩側(cè)止推塊頂上游1m畫(huà)線，作為基準(zhǔn)線（見(jiàn)平面圖），設(shè)右側(cè)直線端點(diǎn)為起點(diǎn)，樁號(hào)0+000，經(jīng)計(jì)算起點(diǎn)坐標(biāo)（42083.779，-17827.656），交點(diǎn)JD1坐標(biāo)（42264.957，-17923.951），起始方位角：332°00′34.7″，交點(diǎn)間距205.178m，交點(diǎn)轉(zhuǎn)角：104°17′38″。

運(yùn)行“HintCAD”，按道路設(shè)計(jì)程序，將上述數(shù)據(jù)輸入到“主線平面線形設(shè)計(jì)”，得到“主線平面線形”，如圖3。

同時(shí)得到直線、曲線及轉(zhuǎn)角表，如表1。

4 拱壩施工測(cè)量放樣（外業(yè)施測(cè)）

4.1 控制點(diǎn)

大壩施工測(cè)量控制系統(tǒng)依據(jù)原有的控制點(diǎn)，按照“從高級(jí)到低級(jí)，從整體到局部”的原則，結(jié)合施工布置，合理布設(shè)施工控制點(diǎn)。

4.2 線路要素輸入到全站儀

把直線、曲線及轉(zhuǎn)角表中的“線路要素”輸入到全站儀“道路放樣”程序中。4.3放樣

斷面里程為0+163.8，下游843高程壩體坡腳點(diǎn)的放樣：此坡腳點(diǎn)距基準(zhǔn)線的距離，用計(jì)算器計(jì)算，距離=相應(yīng)900.15高程壩頂寬+坡度×（設(shè)計(jì)高程-地面高程），D=11.7+0.2×（900.15-843）=23.13m。調(diào)出全站儀的道路放樣程序，輸入里程163.8，輸入左偏距23.13，此坡腳點(diǎn)的坐標(biāo)全站儀自動(dòng)計(jì)算顯示，接下來(lái)就按照坐標(biāo)點(diǎn)放樣的方法，轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀至放樣點(diǎn)方位角的方向，再測(cè)量距離，進(jìn)行放樣。其他點(diǎn)的放樣同上述，已知其里程和距基線的距離，就可以對(duì)其放樣。

5 結(jié)語(yǔ)

這種道路測(cè)量放樣方法應(yīng)用于拱壩，進(jìn)一步減輕了測(cè)量人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。采用道路測(cè)量放樣應(yīng)用于拱壩的方法，不但不需要內(nèi)業(yè)計(jì)算大量的坐標(biāo)，也不需要現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算坐標(biāo)，而且外業(yè)實(shí)際操作起來(lái)簡(jiǎn)單，又快又不受限制，能對(duì)相應(yīng)斷面（里程）上任意距離的點(diǎn)進(jìn)行定位。如隨身攜帶能編程的計(jì)算器，現(xiàn)場(chǎng)放樣時(shí)調(diào)出公式，計(jì)算距離既快又不易出錯(cuò)

（專欄編輯：顧 梅）